Błąd między G90 a G91 potrafi zamienić poprawny program w kolizję już w pierwszych sekundach obróbki. Maszyna nie „domyśla się”, gdzie operator chciał ustawić narzędzie. Wykonuje dokładnie taki ruch, jaki wynika z aktywnego sposobu wymiarowania: do wskazanego punktu układu współrzędnych albo o zadaną odległość od bieżącej pozycji.
Wymiarowanie absolutne i przyrostowe nie różnią się więc samą składnią programu. Zmieniają sposób interpretowania każdej kolejnej współrzędnej osi X, Y i Z, a w praktyce również poziom ryzyka, łatwość kontroli programu oraz sposób poprawiania błędów.
Wymiarowanie absolutne G90: każda pozycja odnosi się do jednego punktu bazowego
W trybie absolutnym wszystkie współrzędne są liczone od ustalonego początku układu współrzędnych przedmiotu. W większości sterowań frezarskich tryb ten aktywuje się kodem G90.
Punktem odniesienia nie jest zwykle baza maszyny, lecz aktywne przesunięcie robocze, na przykład:
- G54 – podstawowy układ przedmiotu,
- G55–G59 – kolejne układy robocze,
- rozszerzone układy, takie jak G54.1 P1, zależnie od sterowania.
Jeżeli operator ustawił punkt zerowy detalu w lewym dolnym narożniku płyty i zaprogramuje:
G90 G54
G00 X20 Y10
G01 X70 Y10 F300
G01 X70 Y40
maszyna pojedzie kolejno do punktów:
- X20 Y10,
- X70 Y10,
- X70 Y40.
Każda współrzędna wskazuje konkretną pozycję względem zera detalu. Drugi ruch nie oznacza przesunięcia o 70 mm w osi X. Oznacza osiągnięcie pozycji X = 70 mm.
To najczęściej stosowany sposób programowania konturów, kieszeni, otworów i powierzchni, ponieważ operator może porównać kod bezpośrednio z wymiarami na rysunku technicznym. Jeśli otwór znajduje się 35 mm od lewej krawędzi i 22 mm od dolnej, w programie pojawia się pozycja X35 Y22. Nie trzeba obliczać odległości od poprzedniego otworu.
Najważniejsze zalety G90 są praktyczne:
- pojedynczy błąd współrzędnej zwykle nie przenosi się na wszystkie dalsze pozycje,
- łatwiej sprawdzić program na podstawie dokumentacji,
- łatwiej wrócić do konkretnego punktu po przerwaniu cyklu,
- korekta jednej pozycji nie wymaga przeliczania kolejnych ruchów,
- kod jest czytelniejszy dla operatora, ustawiacza i technologa.
Załóżmy, że w programie cztery otwory mają znajdować się w pozycjach X20, X40, X60 i X80. Jeśli współrzędna drugiego otworu zostanie błędnie wpisana jako X42, pozostałe otwory nadal powstaną w punktach X60 i X80. Błąd dotyczy jednej pozycji.
G90 nie chroni jednak przed źle ustawionym zerem przedmiotu. Jeżeli baza G54 zostanie przesunięta o 5 mm, cały kontur także przesunie się o 5 mm. Podobnie groźne jest pomylenie znaku osi Z. Ruch do Z-20 może być prawidłową głębokością w jednym ustawieniu, a w innym oznaczać wjazd narzędzia w imadło lub stół.
Najbardziej irytująca cecha trybu absolutnego ujawnia się przy powtarzalnych, regularnych przesunięciach. Gdy trzeba wykonać kilkanaście identycznych elementów co 25 mm, każdą pozycję należy policzyć albo wygenerować w CAM. Ręczne wpisywanie ciągu X25, X50, X75, X100 jest czytelne, lecz przy dłuższej serii łatwo o pominięcie jednej wartości.
Wymiarowanie przyrostowe G91: liczy się odległość od aktualnej pozycji
W trybie przyrostowym, aktywowanym zazwyczaj kodem G91, każda współrzędna określa drogę, którą maszyna ma pokonać od miejsca, w którym znajduje się w danym momencie.
Przykład:
G91
G00 X20 Y10
G01 X50 Y0 F300
G01 X0 Y30
Jeżeli ruch rozpoczyna się w punkcie X0 Y0, maszyna zakończy kolejne bloki w pozycjach:
- X20 Y10,
- X70 Y10,
- X70 Y40.
Efekt jest identyczny jak w poprzednim przykładzie G90, ale liczby opisują coś innego. W drugim bloku wartość X50 oznacza przesunięcie o 50 mm, a nie dojazd do pozycji X50.
G91 sprawdza się szczególnie przy:
- regularnych szykach otworów,
- powtarzaniu tego samego ruchu,
- wykonywaniu lokalnych przesunięć,
- podnoszeniu narzędzia o określoną wartość,
- podprogramach wywoływanych w różnych miejscach,
- ręcznych, kontrolowanych korektach pozycji.
Typowy przykład to wiercenie pięciu otworów rozmieszczonych co 30 mm:
G90 G54
G00 X20 Y25
G81 Z-12 R2 F120
G91
X30
X30
X30
X30
G80
G90
Pierwszy otwór jest ustawiany absolutnie. Następne powstają po każdym przesunięciu o 30 mm. Po zakończeniu sekwencji program wraca do G90.
To wygodne, ale właśnie tutaj pojawia się najpoważniejsze ograniczenie G91: błędy mogą się kumulować. Jeśli jedno przesunięcie zamiast X30 wyniesie X32, wszystkie następne otwory również zostaną przesunięte o 2 mm względem planowanych pozycji.
Jeszcze groźniejsze jest przypadkowe pozostawienie aktywnego trybu przyrostowego. Polecenie:
G00 Z100
w G90 oznacza dojazd do pozycji Z100 układu roboczego. W G91 oznacza podniesienie osi Z o kolejne 100 mm. W zależności od aktualnego położenia maszyna może dojechać do granicy osi, zgłosić alarm przekroczenia zakresu albo wykonać zupełnie inny ruch, niż oczekiwał operator.
Odwrotna pomyłka bywa bardziej niebezpieczna. Operator chce unieść narzędzie o 5 mm i wpisuje:
G91 G00 Z5
Jeżeli później nie przywróci G90, kolejny blok:
G00 X100 Y50
nie skieruje maszyny do punktu X100 Y50. Przesunie ją o 100 mm w osi X i 50 mm w osi Y od aktualnego położenia. Przy pracy blisko szczęk imadła lub ograniczeń stołu może to skończyć się kolizją.
Dlatego G91 powinien być używany lokalnie: w krótkiej, wyraźnie wydzielonej sekcji. Dobra praktyka wygląda tak:
G91
G00 Z5
G90
Nie należy zakładać, że dalsza część programu sama przywróci wymiarowanie absolutne. G90 i G91 są kodami modalnymi, czyli pozostają aktywne do momentu wywołania przeciwnego trybu, resetu sterowania lub wykonania procedury określonej przez producenta maszyny.
Jak bezpiecznie łączyć G90 i G91 w jednym programie
W produkcji nie ma potrzeby wybierania jednego sposobu wymiarowania dla całego programu. Najbardziej czytelne programy korzystają z obu trybów, ale każdy ma własne zadanie.
G90 powinien być trybem podstawowym. Najlepiej stosować go do:
- najazdów na punkty bazowe,
- obróbki konturów,
- pozycjonowania względem dokumentacji,
- bezpiecznych odjazdów,
- ruchów do pozycji wymiany narzędzia,
- powrotu do znanych punktów po zatrzymaniu programu.
G91 warto uruchamiać tylko wtedy, gdy skraca kod albo eliminuje zbędne obliczenia. Dotyczy to przede wszystkim identycznych przesunięć i prostych ruchów lokalnych.
Program powinien jawnie określać aktywny tryb już w bloku bezpieczeństwa. Przykładowy początek programu frezarskiego może wyglądać następująco:
G17 G21 G40 G49 G80 G90
G54
Znaczenie kodów:
- G17 – wybór płaszczyzny XY,
- G21 – programowanie w milimetrach,
- G40 – anulowanie kompensacji promienia narzędzia,
- G49 – anulowanie kompensacji długości narzędzia,
- G80 – anulowanie cyklu stałego,
- G90 – wymiarowanie absolutne,
- G54 – wybór układu roboczego.
Dokładny blok bezpieczeństwa trzeba dopasować do sterowania. Fanuc, Haas, Siemens, Heidenhain czy Mitsubishi nie interpretują wszystkich funkcji identycznie, a część maszyn wykorzystuje makra producenta. Nie wolno kopiować nagłówka programu między obrabiarkami bez sprawdzenia instrukcji sterowania i standardów obowiązujących w zakładzie.
Przed uruchomieniem programu należy sprawdzić cztery rzeczy, w tej kolejności:
- Czy w pierwszych blokach znajduje się G90 lub G91. Brak jawnej deklaracji oznacza, że program może przejąć tryb pozostawiony przez poprzedni cykl.
- Czy po każdej sekcji G91 następuje powrót do G90. Najlepiej zrobić to natychmiast po ostatnim ruchu przyrostowym.
- Czy symulacja pokazuje pozycje końcowe, a nie tylko poprawny kształt. Kontur może wyglądać prawidłowo, mimo że znajduje się poza detalem.
- Czy pierwszy przejazd można wykonać bez materiału lub nad detalem. Stosuje się tryb Single Block, obniżony Rapid Override oraz bezpieczne podniesienie osi Z.
Przy pierwszym uruchomieniu programu rozsądne ustawienia to zwykle 0–25% szybkiego posuwu i praca blok po bloku. Konkretne możliwości zależą od panelu sterowania. Niektóre maszyny pozwalają ograniczyć szybki posuw do 5%, 25%, 50% i 100%, inne mają płynną regulację. Ograniczenie posuwu nie zatrzyma jednak kolizji, jeśli droga hamowania jest krótka, a operator reaguje z opóźnieniem. Jest zabezpieczeniem pomocniczym, nie zamiennikiem symulacji.
Szczególnej kontroli wymagają cykle wiercenia. W wielu sterowaniach G90 lub G91 wpływa nie tylko na pozycje otworów, ale również na interpretację wybranych parametrów cyklu. Dodatkowo znaczenie płaszczyzny powrotu zależy od kodów takich jak G98 i G99. Przed użyciem cyklu G81, G83 lub G84 trzeba sprawdzić dokumentację konkretnego sterowania, zwłaszcza gdy program zawiera lokalne przełączenia między G90 i G91.
Podobna ostrożność dotyczy tokarek. W zależności od systemu sterowania wymiarowanie przyrostowe może być realizowane nie tylko przez G91, lecz także przez osobne adresy, na przykład U i W jako przyrostowe odpowiedniki osi X i Z. Dodatkowo oś X może być programowana w promieniu albo w średnicy. Wpisanie U2 może więc dać inny efekt geometryczny niż zakłada osoba przyzwyczajona do frezarki.
Najlepszą ochroną przed błędami nie jest zapamiętanie kodów, lecz wyrobienie procedury:
- deklaruj tryb wymiarowania w bloku bezpieczeństwa,
- ograniczaj G91 do kilku bloków,
- po G91 od razu wpisuj G90,
- opisuj sekcje przyrostowe komentarzem,
- kontroluj pozycję końcową każdej osi,
- uruchamiaj nowy program nad detalem,
- nie poprawiaj współrzędnych bez sprawdzenia aktywnego układu G54–G59.
Praktyczne ćwiczenia na sterowaniu lub symulatorze szybciej pokazują konsekwencje tych decyzji niż samo czytanie tabel kodów. Dobrze przygotowany kurs CNC powinien obejmować nie tylko składnię G90 i G91, ale również ustawianie baz, kontrolę stanów modalnych, pracę blokową oraz bezpieczne uruchamianie pierwszego detalu.
FAQ: najczęstsze pytania o G90 i G91
Czy po włączeniu maszyny aktywny jest zawsze G90?
Nie należy tego zakładać. Stan początkowy zależy od sterowania, parametrów producenta i procedury resetu. Każdy program powinien jawnie wywoływać G90 albo G91.
Czy G90 odnosi się do zera maszyny?
Zwykle nie. W typowym programie G90 odnosi współrzędne do aktywnego układu roboczego, na przykład G54. Ruchy w układzie maszyny realizuje się za pomocą funkcji przewidzianych przez dane sterowanie, często G53.
Czy G91 jest mniej dokładne od G90?
Nie. Dokładność pozycjonowania zależy od mechaniki obrabiarki, układu pomiarowego, kompensacji i parametrów sterowania. Problemem G91 nie jest mniejsza dokładność, lecz większe ryzyko kumulowania błędów programistycznych.
Czy można używać G90 i G91 w jednym programie?
Tak. To normalna praktyka. Warunkiem jest czytelne przełączanie trybów i natychmiastowy powrót do G90 po zakończeniu lokalnej sekwencji przyrostowej.
Który tryb jest lepszy do wiercenia siatki otworów?
G90 jest czytelniejszy i odporniejszy na kumulację błędów. G91 skraca program przy równych odstępach. Przy krótkiej serii i ręcznym programowaniu wygodne jest ustawienie pierwszego otworu w G90, wykonanie kolejnych przesunięć w G91, a następnie natychmiastowy powrót do G90.
Czy program CAM używa G90 czy G91?
Większość typowych postprocesorów generuje główne ruchy w G90, ponieważ ułatwia to kontrolę i wznowienie programu. G91 może pojawiać się w cyklach, makrach, podprogramach albo ruchach pomocniczych. Zależy to od postprocesora i sterowania.
Jak rozpoznać, że program błędnie pozostał w G91?
Najczęstszy sygnał to nagły, nieproporcjonalnie długi ruch po sekcji niewielkich przesunięć. W symulacji trzeba kontrolować wartości pozycji końcowych osi, a nie tylko kształt ścieżki.
Czy reset zawsze przywraca G90?
Nie na każdej maszynie i nie w każdej sytuacji. Reset może anulować część funkcji modalnych, ale zakres zmian określa producent sterowania i integrator obrabiarki. Program musi ustawiać wymagany stan samodzielnie.
Pierwszą poprawką w każdym ręcznie napisanym programie powinno być dodanie G90 do bloku bezpieczeństwa. Następnie trzeba znaleźć wszystkie wystąpienia G91 i sprawdzić, czy po ostatnim ruchu przyrostowym występuje jawny powrót do G90. Dopiero po tej kontroli ma sens analizowanie posuwów, obrotów i parametrów skrawania — błędny tryb wymiarowania może doprowadzić do kolizji niezależnie od tego, jak dobrze dobrano narzędzie.